在微操作中,微操作对象尺寸微小,操作者只能依靠显微视觉系统的反馈来判断定位微操作工具和微目标,然后做出决策进行微操作作业。由于人很难通过显微视觉图像准确定位二者的位置或距离信息,往往需要先观察后操作的串行式反复作业,效率低,操作者容易疲劳。针对操作者的这种操作模式,论文将视线跟踪技术引入微操作中,研究操作者注视点获取方法,并尝试将之用于自动化微操作实践中。论文主要包括以下几个方面:首先,基于瞳孔-角膜反射向量法,提出了视觉定位系统的结构框架,并对视觉定位系统进行了硬件设计和器件选型;进行了视觉定位系统软件方案设计。第二,以近红外光下的人眼图像为研究对象,进行特征分析,提出了一种快速、准确的瞳孔中心和角膜反射中心提取算法。在瞳孔定位过程中,本文首先采用一种结合下采样、固定阈值分割、8连通域法、扫描线法和基于对称性的圆检测方法的半精定位算法;基于瞳孔的半精定位结果,有效提高了瞳孔的图占比,缩小了定位范围,然后利用Hough变换对瞳孔进行精确定位;最后采用质心法精确定位角膜反射中心。第三,视觉定位系统标定方法研究,建立眼图坐标系与屏幕坐标系的映射关系。采用一种非线性二阶多项式映射模型,实现了眼图坐标系到屏幕坐标系的映射;通过标定实验,验证了映射模型的可行性与有效性;定位实验表明,视觉定位系统计算的注视点水平方向平均误差为8.81个像素,垂直方向平均误差为13.57个像素。第四,研究了基于视觉定位系统的微操作工具和微目标定位方法和操作流程,在视觉定位系统对微操作工具和微目标粗定位的基础上,提出一种微操作辅助定位策略。最后,基于VS2010编程环境和OpenCV开源计算机视觉库完成了视觉定位系统的软件开发。根据基于人眼注视点的自动化微操作策略和微操作辅助定位策略,通过对压电陶瓷微夹钳末端和圆柱型微粒进行定位实验,验证了基于视觉定位系统进行微操作作业的可行性性和有效性,能够满足微操作工具和微目标的定位要求。